Инструкция по наблюдениям за сдвижениями земной поверхности и расположенными на ней объектами при строительстве в Москве подземных сооружений РД 07-166-97 (утв. постановлением Федерального горного и промышленного надзора России от 17 сентября 1997 г. N 29 стр. 5

3.3. При составлении характеристики стратиграфического строения и тектоники района указываются мощность и состав наносов, чередуемость, состав и мощность отдельных слоев толщи пород, углы падения плоскостей сместителя и выходы их на земную поверхность, мощность и местоположение перемятых пород, сейсмичность района, наличие и местоположение поверхностей скольжения древних оползней и карстовых образований.

Таблица 1

Классификация исходных данных

┌───────────────────┬───────────────────────┬───────────────────────────┐
│ Класс │ Группа │ Вид │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│ 1 │ 2 │ 3 │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│1. Горно- и│1.1. Способ│1.1.1. Подземный │
│гидрогеологические │строительства │1.1.2. Открытый │
│условия ├───────────────────────┼───────────────────────────┤
│строительства │1.2. Глубина горных│1.2.1. Менее 5 м │
│подземного │работ │ │
│сооружения │ │1.2.2. Свыше 5 м │
│ ├───────────────────────┼───────────────────────────┤
│ │1.3. Обводненность│1.3.1. Сухой │
│ │участка строительства │1.3.2. Обводненный │
│ │ │1.3.3. Наличие плывунов │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│2. Стратиграфия и│2.1. Состав и│2.1.1. Мощность наносов │
│тектоника района │чередуемость слоев│2.1.2. Состав и мощность│
│ │толщи горных пород │отдельных слоев толщи │
│ ├───────────────────────┼───────────────────────────┤
│ │2.2. Наличие и│2.2.1. Угол падения│
│ │характеристика │плоскости сместителя │
│ │тектонических нарушений│2.2.2. Современная│
│ │в районе строительства │активность тектонического│
│ │ │нарушения │
│ │ │2.2.3. Мощность перемятых│
│ │ │пород │
│ │ │2.2.4. Сейсмичность │
│ ├───────────────────────┼───────────────────────────┤
│ │2.3. Наличие и│2.3.1. Местоположение│
│ │характеристика карстов│потенциальной поверхности│
│ │и древних оползней │скольжения │
│ │ │2.3.2. Размеры оползневой│
│ │ │призмы │
│ │ │2.3.3. Местоположение и│
│ │ │размеры карстов │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│3. Основные│3.1. Перепад высот │3.1.1. Равнинная │
│элементы рельефа и│ │3.1.2. Холмистая │
│гидрографической │ │3.1.3. Гористая │
│сети │ │ │
│ ├───────────────────────┼───────────────────────────┤
│ │3.2. Наличие,│3.2.1. Реки │
│ │местоположение и│3.2.2. Ручьи │
│ │характеристика водных│3.2.3. Пруды │
│ │объектов │ │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│4. │4.1. Плотностные │4.1.1. Удельный и объемный│
│Физико-механические│ │веса │
│свойства грунтов │ │4.1.2. Плотность и│
│ │ │пористость │
│ ├───────────────────────┼───────────────────────────┤
│ │4.2. Механические │4.2.1. Предел прочности на│
│ │ │сжатие │
│ │ │4.2.2. Предел прочности на│
│ │ │растяжение │
│ │ │4.2.3. Сцепление │
│ │ │4.2.4. Угол внутреннего│
│ │ │трения │
│ ├───────────────────────┼───────────────────────────┤
│ │4.3. Деформационные│4.3.1. Упругости │
│ │модули │4.3.2. Деформаций │
│ │ │4.3.3. Сдвига │
│ ├───────────────────────┼───────────────────────────┤
│ │4.4. Реологические │4.4.1. Параметры ползучести│
│ │ │4.4.2. Период релаксации │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│5. Наличие и│5.1. Гражданские здания│5.1.1. Жилые здания │
│характеристика │ │5.1.2. Общественные здания │
│застройки ├───────────────────────┼───────────────────────────┤
│территории │5.2. Промышленные│5.2.1. Производственные│
│ │здания │предприятия │
│ │ │5.2.2. Коммунальные службы │
│ ├───────────────────────┼───────────────────────────┤
│ │5.3. Инженерные│5.3.1. Подземные│
│ │коммуникации │коммуникации │
│ │ │5.3.2. Наземные│
│ │ │коммуникации │
│ ├───────────────────────┼───────────────────────────┤
│ │5.4. Подземные объекты │5.4.1. Объекты,│
│ │ │расположенные ниже│
│ │ │строящегося сооружения │
│ │ │5.4.2. Объекты,│
│ │ │расположенные выше│
│ │ │строящегося сооружения │
│ │ │5.4.3. Объекты,│
│ │ │расположенные на уровне│
│ │ │строящегося сооружения │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│6. Характеристика│6.1. Местоположение│6.1.1. В плане │
│подземного │сооружения │6.1.2. На разрезе │
│сооружения │ │ │
│ ├───────────────────────┼───────────────────────────┤
│ │6.2. Размеры сооружения│6.2.1. Ниже земной│
│ │ │поверхности │
│ │ │6.2.2. Выше земной│
│ │ │поверхности │
└───────────────────┴───────────────────────┴───────────────────────────┘

┌───────────────────┬───────────────────────┬───────────────────────────┐

3.4. При описании основных элементов рельефа и гидрографической сети дается характеристика местности (равнинная, холмистая), приводятся данные о перепаде высот, о направлении и величине уклона местности, сведения о наличии в районе строительства рек, ручьев, прудов и оврагов, их местоположении и пропускной способности в различные периоды года.

3.5. При изучении физико-механических свойств грунтов определяются их плотностные, механические, деформационные и реологические характеристики, оценивается представительность (репрезентативность) полученных данных, указываются пределы колебаний показателей свойств и их средние значения.

3.6. При описании застройки территории указываются условия эксплуатации и назначение объектов, возможные последствия при нарушении этих условий, габариты зданий и сооружений, глубина залегания подземных коммуникаций, диаметр и материал труб, угол и направление уклона самотечных сетей и коллекторов. Описание иллюстрируется графическими материалами.

3.7. Подземное сооружение характеризуется его размерами, назначением, условиями эксплуатации, видом и материалом крепи, глубиной подземной и высотой наземной частей. Описание сопровождается планом и разрезами, на которых указывается местоположение подземного сооружения.

3.8. В пояснительной записке к проекту наблюдательной станции приводятся сведения о наличии пунктов государственной геодезической сети, а также знаков, установленных для целей строительства, материалы ранее выполненных работ по измерению деформаций и связь их с последующими работами, а также данные о системе координат и высотных отметок, если в них имеется необходимость.

4. Управление геомеханическим состоянием массива горных пород

4.1. Составлению проекта наблюдательной станции должны предшествовать оценка и прогноз геомеханического состояния породного массива в районе строительства подземного сооружения и в зоне его влияния на объекты, расположенные на земной поверхности и в толще пород.

4.2. Оценка геомеханического состояния до начала горных работ производится на основании геологических данных и инженерных изысканий, при этом основное внимание уделяется определению природного (естественного) поля напряжений, характеристике тектонических нарушений, трещиноватости, слоистости, водообильности, карстообразования и других особенностей массива.

4.3. Прогноз изменения геомеханического состояния породного массива под влиянием горных работ производится как для типовых условий строительства и эксплуатации подземного сооружения, так и для аварийных ситуаций (разрушение крепи выработок, прорывов в них плывунов, развитие карстовых образований, активизация древних оползней и т.д.). Он состоит из определения ожидаемых параметров развития геомеханических процессов, основными из которых являются:

размеры и местоположения зон сдвижения;

значения максимальных сдвижений и деформаций;

характер распределения деформаций в мульде сдвижения;

общая продолжительность процесса сдвижения и периода опасных деформаций.

4.4. При прогнозе геомеханического состояния следует учитывать, что при аварийных ситуациях в породном массиве может образовываться 15 зон, отличающихся по характеру и степени деформирования пород, а также по последствиям, которые возникают при попадании объектов в эти зоны (приложение 1).

4.5. Внешние границы мульды сдвижения на земной поверхности при подземном способе возведения сооружения следует определять по граничным углам, а внешние границы опасной ее части - по углам сдвижения. Значения этих углов зависят от свойств горных пород и определяются опытным путем. При отсутствии опытных данных значения граничных углов и углов сдвижения определяются по табл. 2. Углы разрывов принимаются на 10° круче углов сдвижения при и на 5° круче при f > 1,5.

Таблица 2

Значения граничных углов и углов сдвижения в зависимости от коэффициентов крепости пород f по М.М. Протодьяконову

┌──────────────────────────────────┬────────────────────────────────────┐
│ Значения коэффициента f │ Значения углов, град │
├────────────────┬─────────────────┼─────────────────┬──────────────────┤
│ Среднее │Предел изменения │ дельта_0 │ дельта │
├────────────────┼─────────────────┼─────────────────┼──────────────────┤
│ 0,1 │ До 0,3 │ 40 │ 45 │
├────────────────┼─────────────────┼─────────────────┼──────────────────┤
│ 0,5 │ 0,3-0,7 │ 45 │ 55 │
├────────────────┼─────────────────┼─────────────────┼──────────────────┤
│ 1,0 │ 0,7-1,2 │ 50 │ 60 │
├────────────────┼─────────────────┼─────────────────┼──────────────────┤
│ 1,5 │ 1,2-2,0 │ 55 │ 65 │
├────────────────┼─────────────────┼─────────────────┼──────────────────┤
│ 2,5 │ 2,0-3,5 │ 60 │ 70 │
├────────────────┼─────────────────┼─────────────────┼──────────────────┤
│ 4,0 │ 3,5-4,5 │ 65 │ 75 │
├────────────────┼─────────────────┼─────────────────┼──────────────────┤
│ 5,0 │ 4,5-6,0 │ 70 │ 80 │
└────────────────┴─────────────────┴─────────────────┴──────────────────┘

┌──────────────────────────────────┬────────────────────────────────────┐

4.6. Значения ожидаемых максимальных сдвижений и деформаций земной поверхности при подземном способе возведения сооружений следует вычислять по формулам:

а) максимальное оседание земной поверхности

, (1)

где - коэффициент, учитывающий характер затухания сдвижений от выработки к земной поверхности, колеблется для условий Московского региона в пределах от 0,7 до 0,9 (чем породы прочнее, тем меньше);

m - величина прогиба кровли выработки;

и - коэффициенты подработанности, определяемые из выражений:

;

,

здесь и - поперечный и продольный размеры подземной выработки;

Н - глубина расположения выработки. При значениях и принимаются и ;

б) максимальный наклон

, (2)

где - коэффициент, зависящий от горно-геологических условий строительства и эксплуатации подземного сооружения, определяется опытным путем. Значения колеблются в пределах от 1,4 до 1,8;

в) максимальная кривизна

, (3)

где - коэффициент, зависящий от мощности наносов и других рыхлых отложений, определяется по результатам натурных наблюдений. Значения колеблются в пределах от 3 до 4, при этом чем больше мощность наносов, тем больше значение ;

г) максимальное горизонтальное сдвижение

, (4)

где - коэффициент, зависящий от мощности наносов и других рыхлых отложений, определяется по результатам натурных наблюдений. Значения колеблются в пределах от 0,3 до 0,4, при этом чем больше мощность наносов, тем больше значение ;

д) максимальная горизонтальная деформация

, (5)

где - коэффициент, зависящий от горно-геологических условий проведения и эксплуатации подземного сооружения и мощности наносов, определяется опытным путем. Значения колеблются в пределах от 0,6 до 0,8, при этом чем больше мощность наносов, тем больше значение .

4.7. Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций в точках мульды сдвижения следует производить по формулам:

; (6)

; (7)

; (8)